JPS5939928A - ヘリカル型吸気ボ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヘリカル型吸気ポートに関する。

ヘリカル型吸気ポートは通常吸気弁筒わに形成された渦
巻部と、との渦巻部に接線状に接Ｕ１コされかつＩ７Ｉ
ぼまっすぐに廷びる入口通路部とにより構成される。こ
のようなヘリカル型吸気ホードを用いて吸入空気量の少
ない機関低速低負荷運転時に機関燃焼室内に強力な旋回
流を発生せしめようとすると吸気前−ト形状が流れ抵抗
の大きな形状になってしまうので吸入空気量の多い機関
高速高負荷運転時に充填効率が低下するという問題を生
ずる。このような問題を解決するためにヘリカル型吸気
ポート入口通路部から分岐されてヘリカル型吸気ポート
渦巻部の渦巻終端部に連通ずる分岐路をシリンダヘッド
内に形成し、分岐路内に開閉弁を設けて機関高速高負荷
運転時に開閉弁を開弁するようにしたヘリカル型吸気？
−トが本出願人により既に提案されている。このヘリカ
ル型吸気ポートでは機関高速高負荷運転時にヘリカル型
吸気ポート入口通路部内に送シ込まれた吸入空気の一部
が分岐路を介してヘリカル型吸気ポート渦巻部内に送り
込まれるために吸入空気の流路断面積が増大し、斯くし
て充填効率を向上することができる。しかしながらこの
ヘリカル／ｌ、ｊＱ吸気ポートでは分岐路が入口通路部
から完全に独立した筒状の通路として形成されているの
で分岐路の流れ抵抗が比較的大きく、しかも分岐路を入
口通路部に隣接して形成しなければならないために人口
Ｈｉｉｒ回路部の断面積が制限を受けるので、十分に満
足のいく高い充填効率を得るのが困難となっている。更
に、ヘリカル型吸気ホードはそれ自体の形状が複雑であ
り、しかも入口通路部から完全に独立した分岐路を併設
した場合には吸気ポートの全体格端が極めて複雑となる
のでこのような分岐路を具えたヘリカル型吸気ポートを
シリンダヘッド内に形成するのはかなシ困難である。

本発明は機関高速高負荷運転時に高い充」イ４効率を得
ることができると共に製造の容易な新規形状を有するヘ
リカル型吸気ポートを提供することにある。

以下、添附図面を参照して本発明を詳１ｆｌｌｌに皆Ｅ
叫する。

第１図並びに第２図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロック１内で往復動するピストン、
３はシリンダブロック１上に固締されたシリンダヘッド
、４はピストン２とシリンダヘッド３間に形成された燃
焼室、５は吸気弁、６はシリンダヘッド３内に形成され
たへりカル型吸気ポート、７は排気弁、８はシリンダヘ
ッド３内に形成された排気ホード、９は燃焼室４内に配
置された点火栓、１０は吸気弁５のステム５ａを案内す
るステムガイドを夫々示す。第１図並びに第２図に示さ
れるように吸気ポート６の土層面１１上には下方に突出
する隔壁１２が一体成形され、この隔壁１２によって渦
巻部Ｂと、とのｉｉｉ＋ｊ、巻部Ｂに接腺状に接続され
た入口通路部Ａからなるヘリカル型吸気ポート６が形成
される。この隔壁１２は入口通路部Ａ内から吸気弁５の
゛ステムガイド１０の周囲まで延びており、第２図から
れかるようにこの隔壁１２の根本部の巾りは入口通路部
Ａに近い側が最も狭く、この最狭部からステムガイド１
０の近傍までははは一様であり、ステムがイド１０の周
りで最も広くなる。隔壁１２は吸気７程−ト６０入口開
口６ａに最も近い側に位置する先端部１３を有し、更に
隔壁１２は第２図においてこの先端部１３から反時計回
シに延びる第１側壁而１４ａと、先端部１３から時計回
りに延びる第２側壁而１４ｂとを有する。第１側壁面１
４ａは先端部１３からステムガイド１０の側方を通って
渦巻部Ｂの側壁面１５の近傍まで延びて渦巻部側壁面１
５との間に狭窄部１６を形成する。一方、第２側壁面１
４ｂは先端部１３からステムガイド１０に向けて始めは
第１側壁面１４ａとの間隔が増大するように、次いで第
１側壁面１４ｍとの間隔がほぼ一様となるように延びる
。次いでこの第２　ｌｊｌ壁面１４ｂはステムガイド１
０の外周に沿って砥びて狭窄部１６に達する。

第１図から第９図を参照すると、入［１通路部Ａの一方
の側壁面１７はほぼ垂直配置され、他方の側壁面１８は
わずかげかシ傾斜した下向きの傾斜面から形成される。

一方、入口通路部Ａの土壁面１９は渦巻部Ｂに向けて下
降し、渦巻部Ｂの土壁面２０に滑らかに接続される。渦
巻部Ｂの土壁面２０杜渦巻部Ｂと入口通路部Ａの接続部
から狭窄部１６に向けて下降しつつ徐々に巾を狭め、次
いで狭窄部１６を通過すると徐々に巾を広げる。第１図
および第３図において破線で示されるように渦巻部Ｂの
土壁面２０は入口通路部Ａの土壁面１９の延長面上に形
成され、渦巻部Ｂの土壁面２０は側壁面１５に彎曲壁り
を介して滑らかにｊ２続される。一方、入口通路部Ａの
側壁面１７は渦巻部Ｂの側壁面１５に滑らかに接続され
、入口通路部Ａの底壁面２１は渦巻部Ｂに向けて下降す
る。

一方、隔壁１２の第１側壁面１４ａはわずかげかυ傾斜
した下向きの傾斜面からなり、第２側壁面１４ｂはほぼ
垂直をなす。隔壁１２の底壁面２２は、隔壁１２の先端
部１３からステムガイド１０の近傍まで延びる第１底壁
面部分２２ａと、ステムガイド１０の周りに位置する第
２底壁面部分２２ｂからなる。第１底壁面部分２２ａは
土壁面１９とほぼ平行をなして底壁面２１の近く寸で延
びる。一方、上壁面１９から測った第２底壁面部分２２
ｂの高さは第１底壁面部分２２ａの高さよシも低く、更
に第２底壁面部分２２ｂと土壁面１９との間隔は狭窄部
１６に向かって徐々に小さくなる。また、第２底壁面部
分２２ｂ上には第４図のハツ、チングで示す領域に下方
に突出するリブ２３が形成され、このリブ２３は第１Ｊ
ｉｆ、壁面部分２２ａから狭窄部１６まで延びる。第８
図に示されるように第２底壁面部分２２ｂはリブ２３に
向けて下降する。

一方、シリンダヘッド３内には渦巻部Ｂの渦巻終端部Ｃ
と入口通路部Ａとを連通する分岐路２４が形成され、こ
の分岐路２４の入口部にロータリ弁２５が配置される。

この分岐路２４は隔ＩＪ：１２によって入口通路部Ａか
ら分離されており、分岐路２４の下側空間全体が入口通
路部Ａに連通している。分岐路２４の上壁面２６ははｔ
イ一様な巾を有し、渦巻終端部Ｃに向けて下降して渦巻
部Ｂの土壁面２０に滑らかに接わｂされる。なお、第７
図に示されるように底壁面、２１から測った分岐路２４
の上壁面２６の高さＩｆｌは入口通路部人の上壁面１９
の高さＨ２よりも高くなっている。第１図並びに第３図
かられかるように渦巻部Ｂの土壁面２゜は分岐路２４の
上壁面２６の延長面上に形成され、渦巻部２０の土壁面
２ｏは彎曲壁Ｋを介して側壁面１５に滑らかに接続され
る。一方、隔壁１２の第２側壁而１４ｂに対面する分岐
路２４の側壁面２７はほぼ垂直をなし、また分岐路２４
下方の底壁面部分２１ａは***せしめられて傾斜面を形
成する。この傾斜底壁面部分２１ａは第１図に示すよう
に吸気ポート６の入口開口６ａの近傍から渦巻部Ｂまで
延びる。一方、第１図、第４図および第８図かられかる
ように分岐路２４の出口近傍の渦巻部Ｂの側壁面部分１
５ａはわずかに＃ｊト１シた下向きの傾斜面に形成され
、隔壁１２の第２側壁面１４ｂはこの傾斜側壁面部分１
５ａ、、に向けて張り出している。従って第２側壁面１
４ｂと側斜側壁面部分１５ａ間にｔＪ、第２の狭窄部１
６ａが形成される。

第９図に示されるようにロータリ弁２５けロータリ弁ホ
ルダ２８と、ロータリ弁ホルダ２８内において回転可能
に支持された弁ＩＩ！Ｉｈ２９とにより構成され、この
ロー　タリ弁ホルダ２８はシリンダヘッド３に穿設され
たねじ孔３ｏ内に螺着される。

弁軸２９の下喘部には薄板状の弁体３１が一体形成され
、第１図に示されるようにこの弁体３１は分岐路２４の
上壁面２６から底壁面２１まで延びる。一方、弁軸２９
の上端部にはアーム３２力碓ｌ］定される。また、弁軸
２９の外周面上にはリング溝３３が形成され、このリン
グ溝３３内にはＥ字型位置決めリング３４が嵌込まれる
。更にロータリ弁ホルダ２８の上端部にはシール部材３
５が嵌着され、このシール部材３５１Ｃよって弁軸２９
のシール作用が行なわれる。

第１０図を参照すると、ロータリ弁２５の上端部に固着
されたアーム３２の先端部は負圧ダイアフラム装置４０
のダイアフラム４１に固オ；［された制御ロッド４２に
連結ロッド４３を介して連結される。負圧ダイアフラム
装置４ｏはダイアフラム４１によって大気から隔離され
た負圧室４４を有し、との負圧室４４内にダイアフラム
押圧用圧縮ばね４５が挿入される。シリンダヘッド３に
は１次側気化器４６ａと２次側気化器４６ｂからなるコ
ン・母つンド型気化器４６を具えた吸気マニホルド４７
が取付けられ、負圧室４４は負圧導管４８を介して吸気
マニホルド４７内に連結される。との負圧導管４８内に
は負圧室４４がら吸気マニホルド４フ内に向けてのみ流
通可能な逆止弁４９が挿入される。更に、負圧室４４は
大気導管５ｏ並びに大気開放制御弁５１を介して大気に
連通ずる。

この大気開放制御弁５１はダイアフラム５２によって隔
成された負圧室５３と大気圧室５４とを有し、更に大気
圧室５４に隣接して弁室５５を有する。この弁室５５は
一方では大気導管５０を介して負圧室４４内に連通し、
他方では弁７−　）　５６並びにエアフィルタ５７を介
して大気に連通する。

弁室５５内には弁＆−）５６の開閉制御をする弁体５８
が設けられ、この弁体５８は弁ロッド５９を介してダイ
アフラム５２に連結される。負用室５３内にはダイアフ
ラム押圧用圧縮ばね６０が、挿入され、更に負圧室５３
は負圧導管６１を介して１次側気化器４６ａのベンチュ
リ部６２に連結される。

気化器４６は通常用いられる気化器であって１次側スロ
ットル弁６３が所定開度以上開弁したときに２次側スロ
ットル弁６４が開弁し、１次側スロットル弁６３が全開
すれば２次側スロットル弁６４も全開する。１次側気化
器４６−ａのベンチュリ部６２に発生する負圧は機関シ
リンダ内に供給される吸入空気量が増大するほど大きく
なり、従ってベンチュリ部６２に発生する負圧が所定員
［ｆＥよりも大きくなったときに、即ち、機関高速高負
荷運転時に大気開放制御弁５１のダイアフラム５２が圧
縮ばね６０に抗して右方に移動し、その結果弁体５８が
弁ポート５６を開弁して負圧メイアフラム装置４０の負
圧室４４を大気に開放する。このときダイアフラム４１
は圧縮ばね４５のばね力によシ下方に移動し、その結果
ロータリ弁２５が回転せしめられて分岐路２４を全開す
る。一方１次側スロットル弁６３の開度が小さいときに
はインチユリ部６２に発生する負圧が小さなために大気
開放制御弁５１のダイアフラム５２は圧縮げね６０のば
ね力により左方に移動し、弁体５８が弁ｙＮ　−）　５
６を閉鎖する。更にこのように１次側スロットル弁６３
の開度が小さいときには吸気マニホルド４７内には大き
な負圧が発生している。逆止弁４９は吸気マニホルド４
７内の負圧が負圧ダイアフラム装置４０の負圧室４４内
の負圧よシも大きくなると開弁じ、吸気マニホルド４７
内の負圧が負圧室４４内の負圧よりも小さくなると閉弁
するので大気開放制御弁５１が閉弁している限り負圧室
４４内の負圧は吸気マニホルド４７内に発生した最大負
圧に維持される。負圧室４４内に負圧が加わるとダイア
フラム４１は圧縮ばね４５に抗して上昇し、その結果ロ
ータリ弁２５が回動せしめられて分岐路２４が閉鎖ぜれ
る。従って機関低速低負荷運転時に番、Ｌロータリ弁２
５によつで分岐路２４が閉鎖されることになる。ｋ；お
、畠負荷運転時であっても機関回転久（が低い場合、並
びに機１）１１回回転炉高くても低負荷運Ｉｌシーが行
なわれている匈１合にはベンチュリ部６２に発生する負
１１−が小さなために大気開放制御弁５１は閉鎖され１
）ｉｉ、けている。従ってこのような低速高負ＩＧＩ運
転時並びｐコ高速低負荷運転時には負圧室４４内の負圧
が前述の最大負圧に維持されているのでロータリ弁２５
によって分岐路２４が閉鎖されている。

上述したように吸入空気量が少ない機関１代速低負荷運
転時にはロータリ弁２５が分岐路２４を閉鎖している。

このとき、入口通路部Ａ内に送り込まれた混合気の一部
は土壁面１９　、２０に沿って進み・残りの混合気のう
ちの一部の混合気はロータリ弁２５に衝突して人口通路
部Ａの側壁面１７の方へ向きを変えた後に渦巻部Ｂの側
壁面１５に沿って進む。前述したように土壁面１９．２
０の巾は狭窄部１６に近づくに従って次第に狭くなるた
めに上壁面１９．２０に沿って流れる混合気の流路は次
第に狭ばまシ、斯くして土壁面１９．２０に沿う混合気
流は次第に増速される１、更に、前述したように隔壁１
２の第１側壁面１４＆は渦巻部Ｂの側壁面１５の近傍寸
で延びているので土壁面１９．２０に沿って進む混合気
流は渦巻部Ｂの側壁面１５土に押しやられ、次いで側壁
面１５に沿って進むだめに渦巻部Ｂ内には強力な旋回流
が発生せしめられる。次いで混合気は旋回しつつ吸気弁
５とその弁座間に形成される間隙を通って燃焼室４内に
流入して燃焼室４内に強力な旋回流を発生せしめる。こ
のように旋回流は隔壁１２の第１側壁面１４ａと側壁面
１７．１５間を流れる混合気流によって発生せしめられ
、斯くして第１側壁面１４ａと側壁面１７．１５間の空
間か−・〜リカル通路を形成する。

一方、吸入空気量が多い機関高速高負荷運転時にはロー
タリ弁２５が開弁するので入口通路部Ａ内に送シ込まれ
た混合気は大別すると３つの流れに分流される。即ち、
第１の流れは隔壁１２の第１側壁面１４ａと入口通路部
Ａの側壁面１７間に流入し、次いで渦巻部Ａの土壁面２
０に沿って旋回しつつ流れる混合気流であり、第２の流
れ一分岐路２４を介して渦巻部Ｂ内に流入する混合気流
であり、第３の流れは入口通路部Ａの底壁面２１に沿っ
て渦巻部Ｂ内に流入する混合気流である。

前述したように入口通路部Ａの上壁面１９および分岐路
１２の上壁面２６の延長面上に渦巻部Ｂの上壁面２０が
位置し、渦巻部Ｂの土壁面２０は彎曲面り、Ｋを介して
渦巻部Ｂの側壁面１５に滑らかに接続されているので第
１混合気流および第２混合気流は剥離することなくそれ
らの流路が下向きに偏向され、斯くして高い充填効率が
得られることに々る。また、分岐路２４の流れ抵抗は第
１側壁面１４ａと側壁面１７間の流れ抵抗に比べて小さ
く、従って第２の混合気流の方が＠１の混合気流よシも
多くなる。更に、分岐路２４の出口には第２狭窄部１６
ｍが形成されているために分岐路２４から流入した第２
混合気流は第２狭窄部１６ｍを通過する際に流速を速め
られ、次いでこの第２混合気流は渦巻部Ｂの側壁面１５
に沿って旋回する第１混合気流の上側に斜めに衝突して
第１混合気流の流れ方向を下向きに偏向せしめる。

このように流れ抵抗の小さ々分岐路２４から多量の混合
気が供給され、更に第１混合気流の流れ方向が下向きに
偏向されるので更に高い充填効率が得られることになる
。

また、本発明によるヘリカル型吸気ホードは吸気ポート
６の土壁面上に隔壁１２を一体成形すればよいのでヘリ
カル型吸気ポートを容易に製造することができる。

以上述べたように本発明によれば機関低速低負荷運転時
には分岐路を遮断して多量の混合気を渦巻部の土壁面に
沿って流すことにより強力な旋回流を燃焼室内に発生せ
しめることができる。一方、機関高速高負荷運転時には
分岐路を開口することによシ多量の混合気が流れ抵抗の
小さな分岐路を介して渦巻部内に送シ入まれ、更に渦巻
部内に流入した混合気の流路が彎曲壁によって滑らかに
下向きに偏向せしめられるために高い充填効率を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は紀２図の１−１紳に沿ってみた本発明に係る内
燃機関の側面断面図、第２図は結１図の■−ｕ線に沿っ
てみた平面断面図、第３しＩＱ、１本尖。 明によるヘリカル型吸気ポートの形状をしｌ　Ｉ！＋’
（的に示す側面図、第４図ｔよヘリカル型吸気ｙ１９−
トの形状を図解的に示す平面図、第５図は第３シ１の■
−■線に沿ってみた断面図、第６図は第３図の■−■線
に沿ってみた断面図、第７図は第３図のＶｌｌ−ν１１
純に沿ってみた断面図、第８図は第３図の■−■線に沿
ってみた断面図、第９図はロータリ弁の側面断■１図、
第１０図はロータリｌＦの駆動制御装置を示す圀である
。 ４・・・燃焼室、６・・・ヘリカル型吸気ポート、１２
・・・隔壁、２４・・・分岐路、２５・・・ロータリ弁
。 弗２図 第４図 第５図　　　　第６図 冷７図　　　　　第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁層シに形成された渦巻部と、該渦巻部に接線状に
   接続されかつほぼまっすぐに延びる入口通路部とによ多
   構成されたヘリカル型吸気ポートにおいて、上記入口通
   路部から分岐されて上記渦巻部の渦巻終端部に連通ずる
   分岐路を上記入口通路部に併設し、吸気ポート上壁面か
   ら下方に突出しかつ入口通路部から吸気弁ステム周りま
   で延びる隔壁によって該分岐路が入口通路部から分離さ
   れ、該分岐路の下側空間全体が横断面内において上記入
   口通路部に連通ずると共に該入口通路部と分岐路との通
   路壁を一体的に連結形成し、該分岐路内に開閉弁を設け
   て該開閉弁により分岐路内を流れる吸入空気流を制御し
   、更に上記入口通路部の上壁面の延長面上に渦巻部の上
   壁面を形成すると共に該延長面と渦巻部側壁面との交叉
   部において該渦巻部の上壁面を渦巻部側壁面に彎曲面を
   介して滑らかに接続し、上記分岐路の上壁面の延長面上
   に渦巻部の土壁面を形成すると共に１１亥分岐路延長面
   と渦巻部側壁面との交叉部において該渦巻部の上壁面な
   渦巻部側壁面に彎曲面を介して滑らかに接続したヘリカ
   ル型吸気ポート。